Riel común

En el sector de la automoción, el Common Rail (o en italiano, common conduit, o colector común) es un sistema de potencia montado en motores diesel. Inventado por el físico Mario Ricco de Bari, concebido, desarrollado y preindustrializado por el Grupo Fiat (Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat filiale di Bari y Elasis), luego fue industrializado por Bosch. El lanzamiento mundial de los coches de serie tuvo lugar en 1997 con la primera aplicación en Alfa Romeo 156 1. 9 y 2. 4 JTD. Se trata de un sistema innovador para el sector de la automoción, cuya evolución desarrollada posteriormente por Bosch, ha llevado a un progreso sustancial en los motores diesel, con una reducción progresiva de los desplazamientos y la mejora de las prestaciones, características que le hicieron un motor más competitivo en el mercado para la movilidad individual, anteriormente dominado por los motores de gasolina. Durante unos dos años, el sistema siguió siendo exclusivo de FIAT, Alfa Romeo y Lancia, luego se montó en todos los principales grupos automotrices.

Aunque la historia del Common Rail en el campo automotriz se remonta a los años 80 y 90 del siglo XX, los motores con el mismo principio del Common Rail ya se habían utilizado en el pasado en la Marina y el ferrocarril, en barcos y locomotoras. El Cooper-Bessemer GN - 8 (1942) es un ejemplo de un motor diesel common Rail accionado hidráulicamente, también conocido como common Rail modificado. El principio del motor de inyección directa "common rail" fue desarrollado por investigadores de la Politécnica de Zurich desde la década de 1930, pero no era aplicable a los motores diesel para uso automotriz. La primera aplicación en los automóviles llegó en 1997: una bomba, independientemente de la velocidad de rotación del motor, que introduce el diesel dentro de la conducta (el "Common Rail" o colector de junta) y produce una presión dentro de sí mismo, que se convierte en un acumulador hidráulico, es decir, una reserva de combustible en la presión lista para ser inyectada en los cilindros. El exceso de combustible diesel (a alta temperatura) se envía de vuelta al tanque donde se mezcla con el combustible diesel a temperatura ambiente. En las primeras aplicaciones (Alfa Romeo 156 1, 9 JTD) esta recirculación del combustible diesel caliente en el tanque causó problemas de confiabilidad relacionados con el aumento de la temperatura global en el circuito de combustible, con peligros de degradación de los componentes plásticos. El problema se resolvió con una bobina de enfriamiento de metal debajo del automóvil. Un elemento importante en el sistema common Rail es el filtro diesel, ya que los inyectores de última generación son particularmente sensibles a las impurezas y al agua (más que a los problemas de filtración en el tanque diesel o durante el reabastecimiento, se debe a la condensación nocturna de la humedad presente en el aire, para la disminución de la temperatura en el tanque). Para superar la presencia de agua, en la mayoría de los filtros diesel se instalan un sistema de separación de agua y un sensor de presencia de agua que detecta la superación del nivel de acumulación máximo permitido. La preindustrialización del sistema "common Rail" comenzó en 1990 por la colaboración entre Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat y Elasis. Después del desarrollo llevado a cabo por el Grupo Fiat, el proyecto fue vendido, en abril de 1994, a la alemana Robert Bosch GmbH (bajo presión de Mercedes), que era responsable de la industrialización y comercialización. El 27 de junio de 2008, se presentó la segunda versión del Common Rail (el motor Multijet). La tercera generación del Common Rail debutó en 2013, con el motor Alfa Romeo jtdm2. El Fiat había presentado, en 1986, el primer coche con un motor de ciclo diesel con inyección directa, El Fiat Croma TD the. d.; luego siguió en octubre de 1997, El Alfa Romeo 156 JTD equipado con un motor de ciclo diesel, que trabajó con el sistema de inyección de combustible "Common Rail" . Los motores Multijet common Rail se utilizan en todos los modelos de automóviles del Grupo Fiat.

En los motores de combustión interna anteriores con inyección directa, una bomba de alta presión alimentaba tuberías para válvulas de alta presión, que son controladas por un árbol de levas, o a los inyectores a la abertura mecánica que se abría debido a la presión ejercida por el combustible sobre un cuerpo cónico que se obstruía, el orificio de la inyección y pulverización, superando así la resistencia del resorte (ajustada entre 35 y 45 MPa grandes motores navales, y entre 75 y 95 MPa en vehículos de motor comunes) que lo mantuvieron en una posición cerrada Se caracteriza por la presencia de una bomba de baja presión con una bomba de alta presión adicional en serie, seguida de un conducto de almacenamiento de alta presión común para combustible (de 30 como mínimo a 300 MPa como máximo a plena carga) e inyectores controlados electrónicamente. De esta manera la gestión de la presión y el tiempo de inyección se liberan entre sí, lo que permite una gran flexibilidad de operación. La apertura y el cierre de los inyectores fueron determinados por la presión generada por la bomba de inyección. El common Rail power system fue bautizado con la abreviatura de JTD (Unijet Turbo Diesel) en Fiat, mientras que otros fabricantes utilizaron diferentes denominaciones: CDI para Mercedes-Benz, CDTi para Opel, HDI para PSA Group (Peugeot, Citroën), DCI para Renault, TDCi para Ford, etc.

La bomba de alta presión pone el combustible bajo presión (generalmente muy pocas revoluciones ya permiten la generación de la presión máxima de funcionamiento) y lo transfiere al conducto común que sirve como tanque de almacenamiento de presión. La presión se regula gracias a una válvula controlada electrónicamente, con el fin de mantener en el conducto común, llamado "flauta" , la presión requerida por la unidad de control electrónico. El combustible llega entonces a los electroinyectores y ocupa dos compartimentos, uno por encima y otro por debajo de la aguja pulverizadora. Las dos fuerzas contrastantes se anulan entre sí y la aguja permanece cerrada gracias a un pequeño resorte. El compartimiento superior, llamado Cámara de control, tiene un respiradero regulado por una válvula solenoide o control piezoeléctrico. Cuando la unidad de control electrónico controla la apertura de la válvula, el compartimiento superior de la aguja está vacío, la presión en el compartimiento inferior controla la apertura de la aguja y comienza el proceso de inyección de combustible en la cámara de combustión, que termina solo cuando se detiene, el comando a la válvula; la presión de formación en la cámara de control determina el cierre de la boquilla de la aguja. De esta manera, gracias a la alta velocidad de reacción de las válvulas de control, Es posible obtener aún más inyecciones por ciclo de trabajo. Luego tiene una preinyección, para elevar la presión y la temperatura en la cámara de combustión, una o más inyecciones principales y también postinyecciones. Gracias a la preinyección y a la división de los principales tramos de suministro, la presión en la cámara de combustión aumenta de forma más gradual, evitando así el ruido de funcionamiento típico de los motores Diesel de inyección directa. Por lo tanto, los sistemas Common Rail son capaces de reducir el ruido y los Picos de alta presión, y lograr una combustión más ordenada, gracias a la cual se reducen las emisiones y el consumo de gases no quemados (alrededor del 15%) y un aumento significativo en el rendimiento (alrededor del 12%). También hay postinyecciones que forman parte de las estrategias anticontaminación. El sistema de preinyección hace que el Common Rail sea mucho más similar a los motores de encendido por chispa (Motores de gasolina comunes) que a un motor de encendido espontáneo tradicional (motor diesel). Los motores más sofisticados, en algunos casos también gracias a los inyectores piezoeléctricos, pueden hacer hasta ocho inyecciones por ciclo. Los motores Multijet Fiat pertenecen a esta familia. Los JTD anteriores (Unijet Turbo Diesel) solo tenían dos inyecciones: La principal y la preinyección.

Todos los motores diesel de hoy adoptan el sistema Common Rail. Antes de cambiar a common rail, Los motores diesel producidos por Volkswagen utilizaron un sistema de inyector de bomba, o PDE, en el que cada inyector está equipado con su propia bomba dedicada.

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